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2017年高考化学一轮复习精品导学案:专题7.5 化学反应速率 化学平衡图象(原卷版)

资料类别: 化学/学案

所属版本: 通用

所属地区: 全国

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化学反应速率和化学平衡图像类试题是高考的热点题型,该类试题经常涉及到的图像类型有物质的量(浓度)、速率—时间图像、含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等,图像中蕴含着丰富的信息量,具有简明、直观、形象的特点,命题形式灵活,难度不大,解题的关键是根据反应特点,明确反应条件,认真分析图像充分挖掘蕴含的信息,紧扣化学原理,找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及,能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力,在复习备考中应引起足够的重视。
 物质的量(浓度)、速率——时间图像
【例1】25 ℃时,在体积为2 L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如图所示,已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。

(1)根据上图数据,写出该反应的化学方程式:__________________________。此反应的平衡常数表达式K=________,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为________。
(2)在5~7 min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是________________________。
(3)下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图:

各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3	t4~t5	t5~t6	t7~t8		K1	K2	K3	K4		K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。
【归纳总结】
1.物质的量(或浓度)—时间图像
此类图像能说明平衡体系中各组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况,解题时要注意代表各物质曲线的折点(达平衡时刻),各物质的物质的量(或浓度)变化量的内在联系,即比例符合化学方程式中化学计量数比例关系等情况。
如2A3B+C的反应情况如图所示。

2.速率—时间图像
此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,反映了平衡移动的方向。
如N2+3H22NH3 ΔH<0,建立平衡后,加热对速率的影响如图。

已知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g) N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中,反应物浓度随时间变化关系如图所示,回答下列问题:

(1)图中共有两条曲线X和Y,其中曲线______表示NO2浓度随时间的变化;a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是________。
(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=__________mol·L-1·min-1;反应进行至25 min时,曲线发生变化的原因是_________________________________________________________。
(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态,在25 min时还可以采取的措施是________。
A.加入催化剂 	B.缩小容器体积
C.升高温度 	D.加入一定量的N2O4
【方法技巧】
根据速率—时间图像判断反应条件的方法
1.看图像中正、逆反应速率的变化趋势,两者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑;若是不同程度的变化,从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
2.对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
含量—时间—温度(压强)图像
【例2】可逆反应aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g) ΔH=Q kJ·mol-1,反应过程中,当其他条件不变时,某物质在混合物中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如图所示,据图分析,以下说法正确的是(  )。

A.T1>T2,ΔH>0 	B.T10
C.p1>p2,a+b=c+d 	D.p1v逆的点是3,表示v正0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后 (CH4)减小
2.【2016年高考海南卷】(9分) 顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:

该反应的速率方程可表示为:v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一定温度时为常数,分别称作正,逆反应速率常数。回答下列问题:
(1)已知:t1温度下,k(正)=0.006s-1,k(逆)=0.002s-1,该温度下反应的平衡常数值K1=_____;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),则________0(填“小于”“等于”或“大于”)。
(2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______(填曲线编号),平衡常数值K2=_____;温度t2___t1(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由是______。

3.【2016年高考新课标Ⅱ卷】丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈CH3CN等,回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:
① C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)  △H=-515kJ/mol
② C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)  △H=-353kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是              ;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是          ;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是             。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应温度为460OC.低于460OC时,丙烯腈的产率      (填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是        ;高于460OC时,丙烯腈产率降低的可能原因是           (双选,填标号)
A.催化剂活性降低     B.平衡常数变大     C.副反应增多     D.反应活化能增大

(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为       ,理由是。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为          
1.(2014·福建理综,12)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:

反应时间/min	0	10	20	30	40	50		c(N2O)/(mol·L-1)	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050		反应时间/min	60	70	80	90	100			c(N2O)/(mol·L-1)	0.040	0.030	0.020	0.010	0.000			下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(  )。
(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1p+q
B.正反应是吸热反应;m+np+q
2.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是(  )。

3.在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH>0,平衡移动关系如下图所示。下列说法正确的是(  )。

A.p1p2,纵坐标指C的质量分数
C.p1T1)其他条件相同时,下列图像正确的是(  )。

4.T 时,将气体X与气体Y置于一密闭容器中,反应生成气体Z,反应过程中各物质的浓度变化如图所示。保持其他条件不变,在T1、T2两种温度下,Y的体积分数变化如图所示。下列结论正确的是(  )。

A.t2时,保持其他条件和物质状态不变,增大压强,化学平衡向逆反应方向移动
B.其他条件不变,若升高温度,正、逆反应速率均增大,且X的转化率增大
C.图中T1>T2,正反应是吸热反应
D.T 时,若密闭容器中各物质起始浓度为:0.4 mol/L X、0.4 mol/L Y、0.2 mol/L Z,保持其他条件不变,达到平衡时Z的浓度为0.4 mol/L
 5.科学家采用“组合转化”技术,将CO2在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g),正反应为吸热反应,该反应达到平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列图示错误的是(  )。

6.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、图乙所示。下列说法不正确的是(  )。

A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系
B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡
C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:va>vb
D.图乙中,温度恒定时,c点的反应正在向逆反应方向进行
7.密闭容器中进行的可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是(  )。

A.T1c,正反应为吸热反应
B.T1>T2,p1p2,a+bT2,p1>p2,a+b>c,正反应为放热反应
8.有一反应:2A+B2C,其中A、B、C均为气体,右图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是(  )。

A.该反应是放热反应
B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下a点表示若想达到平衡,可以采取增大压强的方法
D.c点可表示v(正)<v(逆)
9.合成氨反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在一定的温度下此反应过程中的能量的变化。图2表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

下列说法正确的是(  )。
A.该反应为自发反应,由图1可得加入适当的催化剂,E和ΔH都减小
B.图2中0~10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d
C.图3中a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
D.图3中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:T1>T2,K1>K2
10.一定温度下,将1 mol A和1 mol B气体充入2 L密闭容器,发生反应:A(g)+B(g) xC(g)+D(s) ΔH>0,t1时达到平衡。在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(  )。

A.t1~t3间该反应的平衡常数均为4
B.反应方程式中的x=1
C.t2时刻改变的条件是使用催化剂
D.t3时刻改变的条件是移去少量物质D
 11.在一定条件下,容积分别为1 L和2 L的甲、乙两密闭容器中同时充入2 mol A和2 mol B的混合气体,发生如下反应:2A(g)+B(g)xC(g) ΔH=Q kJ·mol-1,保持甲、乙两容器温度不变且相同,两容器中有关A的量随时间的变化如图:

(1)根据上述图像判断,x________3(填“>”“=”或“<”)。写出该反应的平衡常数表达式:K=________,已知温度升高时,K值减小,则Q________0(填“>”“=”或“<”)。
(2)用B物质表示从0~3 min内乙容器中反应的平均速率v(B)=________。(结果保留三位小数)
(3)能说明甲容器中反应达到平衡状态的是________(填编号)。
a.2n(A)=n(B)=x·n(C)
b.c(A)、c(B)、c(C)保持一个定值
c.x·v逆(B)=v正(C)
d.甲容器中气体的密度保持不变
(4)甲、乙两容器中反应达到平衡时所耗时间相同,原因可能是__________________________。
12.反应A(g) B(g)+C(g)在容积为1.0 L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050 mol·L-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题:

(1)上述反应的温度T1________T2,平衡常数K(T1)________K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若温度T2时,5 min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
平衡时体系总的物质的量为_____________________________________________________。
反应的平衡常数K=___________________________________________________________。
反应在0~5 min区间的平均反应速率v(A)=________。
13.火力发电厂释放出大量二氧化碳,对燃煤废气进行脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。将CO2转化为甲醇是一种新型脱碳技术,其反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。
(1)取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为13),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH________0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)如图是在恒温密闭容器中,压强为p1时H2的体积分数随时间t的变化曲线,请在图中画出该反应在p2(p2>p1)时H2的 体积分数随时间t的变化曲线。

(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

则0~10 min内,氢气的平均反应速率为________;该温度下,反应的平衡常数为________(保留三位有效数字);10 min后,向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。













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